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19 juin 2009 5 19 /06 /juin /2009 11:40

 

   Si la Renaissance évoque un brillant renouveau des arts, on ignore parfois que les sciences ont connu elles aussi, dans le même temps et dans les mêmes lieux,  une véritable révolution.

  A partir des années 1500, la physique et l’astronomie vont être profondément bouleversées. Les connaissances passées seront remises en cause, de nouveaux concepts et de nouvelles méthodes seront élaborés.

 

   L’héritage grec.

 

  Jusqu’à la fin du moyen âge, les savants restaient très attachés aux résultats et préceptes de la science grecque.

  En physique, Aristote (- 384 à - 322 avant Jésus Christ) régnait en maître, on parle d’ailleurs de physique aristotélicienne. Pour l’astronomie, c’est le modèle de Ptolémée (+ 120 à + 180) qui servait de cadre à la description de l’Univers.

   Malheureusement si les savants grecs étaient admirables par la subtilité de leurs raisonnements et la richesse de leurs argumentations, leurs théories comme leurs résultats n’étaient pas très fidèles aux réalités du monde.

  En outre, la postérité ne retint pas toujours les plus novateurs ou les plus exacts. Aristote et Ptolémée dominèrent la science mais aussi… l’enfermèrent dans l’erreur pour de nombreux siècles.

   Ainsi, Démocrite (- 460 à - 370 avant Jésus Christ) avait développé la notion d’atomes, ces particules élémentaires qui ne peuvent être coupées. Pourtant l’histoire lui préféra Aristote qui décrivait la matière à partir de différents éléments : la terre, l’eau, l’air et le feu, chacun attaché à un lieu " naturel " et possédant des propriétés particulières.

  De la même manière tandis qu’un grand savant trop méconnu, Aristarque de Samos avait, trois cent ans avant Jésus Christ, imaginé un monde centré sur le Soleil (modèle dit héliocentrique) on préféra les visions de Ptolémée qui organisaient l’Univers autour de la Terre (modèle géocentrique).

 

L’astronomie grecque s’appuyait sur deux principes fondamentaux.

                                                                                                                           

  • Le géocentrisme (Aristote, Ptolémée…)
                                                                          
  • La séparation de l’Univers en deux : la Terre et le Ciel, chacun de ces deux mondes obéissant à des lois distinctes. Sur Terre, tout est imparfait et provisoire. Dans les cieux au contraire, les formes (des sphères) et les mouvements (tous circulaires) sont parfaits. Ces derniers sont d’ailleurs éternels. Nul n’a jamais observé de planète s'arrêter ou même modifier son orbite.

 

   La science allait mettre plus d’un millénaire et demi, non sans douleur et sans errements à s’émanciper de ces deux carcans et à soulever le voile.

   Par une ironie de l’histoire, mais aussi parce que c’est en son sein que se trouvaient les personnages cultivés, c’est de l’église que proviendra tout à la fois la longue préservation des dogmes anciens et la révolution copernicienne qui les renversera.

   Le modèle de Ptolémée rendait assez bien compte de la plupart des mouvements des planètes. Il fut d’ailleurs utilisé par les marins pour les aider à déterminer leurs positions après même avoir été reconnu comme faux.

  Toutefois, des phénomènes tels que la rétrogradation (retour en arrière apparent d’une planète sur son orbite) ou les variations de luminosité de Mars étaient très difficiles à justifier dans le cadre de ce modèle.
   C’est pourquoi Ptolémée dut faire appel à des mécanismes compliqués : Les différents corps tournaient sur plusieurs orbites imbriquées (déférents et épicycles). Pour rester cohérent, l’ensemble nécessitait également des hypothèses d’alignements, d’excentricité et de vitesses de révolutions tout à fait ad hoc et, à vrai dire, peu convaincantes.





   Ce sont sans doute ces contradictions et ces complications excessives associés à la connaissance des travaux d’Aristarque de Samos qui ont poussé Nicolas Copernic (1473-1543), un chanoine polonais, à proposer un modèle plus simple et plus fidèle à la réalité. Selon Copernic, toutes les planètes, y compris la Terre, tournaient autour du Soleil. Cette conception sera qualifiée d’héliocentrique.

   Copernic s’y reprendra à deux fois, il publiera d’abord un petit opuscule (Commentariolus) en 1512 puis, à la veille de sa mort en 1543, un ouvrage plus conséquent : " De la révolution des orbes célestes " (De revolutionibus orbium caelestum)   qui fera sa renommée.
   Dans ce livre Copernic présentera l’hypothèse héliocentrique, en détaillera le fonctionnement ainsi que l’argumentation plaidant en sa faveur.

   A une époque où les média étaient bien peu développés, les thèses de Copernic resteront relativement confidentielles même si l’élite intellectuelle y avait accès et si elles étaient régulièrement discutées dans le monde savant.

   Si ce que Copernic avait prudemment appelé " hypothèse " ne s’imposa pas immédiatement au plus grand nombre, il faut noter que presque tous les grands astronomes qui suivront seront désormais coperniciens. Copernic signa la mort du géocentrisme.

 

   Deux personnages marqueront ensuite profondément l’astronomie, Johan Kepler (1571-1630) disciple du célèbre observateur danois Tycho Brahé (1546-1601) et bien sûr Galiléo Galiléi (1564-1643) qui sera tout à la fois astronome et physicien et, en ce sens, l’ancêtre inspiré de nos modernes astrophysiciens.



 

   Mathématicien brillant, Kepler consacrera sa vie à décrire les trajectoires planétaires et à comprendre les lois qui gouvernent leurs mouvements.

   L’étude de l’orbite martienne sera au cœur de ses préoccupations. Cette planète, par sa proximité avec la Terre, par ses grandes variations de distance et donc de luminosité ainsi que par l’ampleur du phénomène de rétrogradation qui lui est associé, constitua pour Kepler et pour les autres astronomes un objet de recherche privilégié. Le problème était complexe, sa solution sera féconde.

   Les travaux de Kepler sont aujourd’hui synthétisés par trois grandes règles universellement connues sous le nom de lois de Kepler. On peut les résumer ainsi :

                                                                                    

  • Les planètes parcourent des orbites de forme elliptique et le Soleil occupe non le centre mais l’un des foyers de l’ellipse.
                                                                                 
  • La ligne qui relie chaque planète au soleil balaie des aires égales en des temps égaux (loi dite " des aires ").
                                                                                                                 
  • Le cube du demi-grand axe de l’ellipse (noté : a) rapporté au carré du temps de révolution ( noté : t) est une constante pour toutes les planètes du système solaire (ce ratio a3/t2 est égal à 1 s’il est exprimé en unités astronomiques et en années terrestres).
                                                                                                                                                       

   La première loi remet en cause l’idée selon laquelle toutes les trajectoires des astres sont de forme circulaire. C’est une première attaque contre le dogme de la " perfection du ciel  " dont le cercle constituait le symbole.


   La seconde, par les travaux qu’elle a nécessités (addition d’une infinité de petites surfaces assimilées à des triangles pour déterminer la surface totale des aires balayées) constitua un premier pas vers le calcul intégral qui sera plus tard formalisé par Newton et Leibniz.


  La troisième (qui est mathématiquement liée aux deux premières car l’ensemble est cohérent) permet tout simplement de mesurer le système solaire. En effet s’il existe un lien entre temps de révolution et distances au soleil, il suffit alors de mesurer les périodes des orbites pour déterminer les distances à notre étoile.


   Pour que ces distances relatives puissent être transformées en distances absolues (par exemple exprimées en kilomètres), il faudra faire d’autres mesures. Pour cela on comparera (plus tard) les positions de Vénus et de Mercure lors de leurs transits (passages devant le soleil). Des variations de positions apparentes en fonction du lieu d’observation on déduira les distances.


  Ces " lois " qui, cela va sans dire, s’inscrivent dans un cadre héliocentrique vont chacune bouleverser l’astronomie. Elles permettront de mieux connaître le système solaire et annonceront les avancées à venir en particulier celles de Newton.

   Notons bien que les travaux de Kepler ne font que décrire les phénomènes. Ce qui les sous tend est en réalité la loi de la gravitation qui sera formalisé au début du dix-huitième siècle. 



Galileo.jpg
 Galilée (1564-1643)

  Contemporain de Kepler, Galilée  était un héliocentriste convaincu, il fut l’un des premiers utilisateurs des lunettes dans un but scientifique et en construisit plusieurs.

   De ses observations nous retenons la découverte des satellites de Jupiter, ceux ci, Io, Europe, Ganymède et Callisto portent aujourd’hui le nom de satellites galiléens. C’était là un premier pas montrant que tout, dans l’Univers, ne tournait pas autour de la Terre.

  Ses observations de la Lune démontrèrent l’existence d’un relief sur notre satellite. C’était là aussi la mise en cause d’un autre dogme, celui de la perfection des astres qui étaient supposés être absolument sphériques. La Lune de toute évidence ne l’était pas et en ce sens, cette partie du Cosmos relevait des mêmes lois que la Terre.

   Dirigeant sa lunette vers la Voie Lactée Galilée démontra que celle ci était constituée d’une infinité d’étoiles, élargissant la représentation que nous nous faisions de l’Univers.

   Galilée fut également un grand physicien et un brillant expérimentateur. Il étudia avec soin la chute des corps, utilisant des pans inclinés pour ralentir le phénomène et mieux le détailler. Il jeta aussi, dit-on, différents matériaux du haut de la célèbre tour de Pise afin d’en analyser les trajectoires.

   De ces expériences, il établira une relation entre distance et temps de chute (la distance parcourue durant la chute est proportionnelle au carré du temps de chute). Il prouva également que la vitesse de chute était indépendante de la nature des corps. Seule la résistance de l’air venait masquer cette identité fondamentale qui aujourd’hui encore est l’objet de tests de plus en plus pointus.

   Restait à déterminer la loi générale et les équations qui gouvernaient la gravitation, c’est Newton qui allait s’en charger, mais Galilée en avait bâti le socle.

 

 NEWTON-2.jpg

 Isaac Newton (1643-1727)

 

   Le grand savant anglais va parachever l’œuvre des ses prédécesseurs et donner une cohérence à leurs travaux en expliquant aussi bien les orbites décrites par Kepler que la chute des corps étudiée par Galilée à travers une seule et même loi, celle de la gravitation universelle.

   La fameuse légende selon laquelle Newton aurait été mis sur la voie de ses découvertes en observant la chute d’une pomme illustre à merveille le processus d’unification de la physique. Newton va montrer que la trajectoire de la Lune autour de la Terre et celle de la chute de la pomme obéissent exactement à la même lois : 

   La Terre et le ciel suivent les mêmes règles.

 

Cette loi dit que deux corps s’attirent avec une force proportionnelle à leur masse et inversement proportionnelle au carré de la distance qui les séparent. Une constante G, vient régler l’intensité de cette force qui s’écrit :

 

 F = G x ( mA x mB ) / d2
                             

  • mA et mB sont les masses de deux corps A et B (en kilogrammes)
                                                                                            
  • d est distance séparant leur deux centres de gravité (en mètres) 
                                                                                                       
  • G, la constante de gravitation vaut : 6,7 x 10-11 N m2 kg-2
  •                                                                                                                                                                                                                            

       Avec Newton, la révolution de la Renaissance est terminée, nous entrons dans l’astronomie moderne.

      L’héliocentrisme est désormais bien établi même en dehors des cercles savants mais surtout le monde est définitivement unifié, les même lois s’appliquent partout.

       Par la même occasion, l’astronomie est tout aussi définitivement liée à la physique et aux mathématiques comme en attesteront les travaux de Lagrange et de Laplace. En analysant, au regard des lois de Newton, les perturbations de l’orbite d’Uranus, Le Verrier et Adams permettront la découverte de Neptune.

       Au 19ème siècle, la spectroscopie ouvrira un nouveau champ de découvertes en autorisant l’étude des astres à distance (composition, température, mouvements). Là aussi Newton n’y est pas tout à fait étranger puisqu’il s’illustra en optique en décomposant la lumière solaire à travers un prisme. C’étaient les touts débuts de l’analyse spectrale.


      Il faudra attendre Einstein avec la Relativité (en 1905 et 1915) pour connaître une révolution d’une telle ampleur. Cette théorie modifie profondément notre vision des réalités du monde. Les grandeurs physiques, à l’exception de la vitesse de la lumière, ne sont plus indépendantes de l’observateur. Le temps et l’espace sont désormais profondément imbriqués. Notons que la relativité générale constitue une autre description de la gravitation, description plus subtile, moins intuitive et beaucoup plus complexe mais aussi plus exacte.

      La dernière révolution sera la Mécanique Quantique. Développée à partir des années 1920, elle est encore plus déroutante et plus difficile à appréhender que la relativité.


       Ces deux théories servent aujourd’hui de cadre à la compréhension du Cosmos tant dans une approche globale (relativité) que dans la description des mécanismes intimes de la matière (mécanique quantique).

     

     

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18 juin 2009 4 18 /06 /juin /2009 06:24



  Après le double report du lancement de la navette spatiale,  j'hésite à annoncer de nouveaux départs ! Enfin,  espérons quand même.

    Si tout va bien donc, ce soir 18 juin, peu avant minuit, heure française, la Nasa procédera aux lancements conjoints (une seule fusée, une Atlas V) des sondes LRO (Lunar Reconnaissance Orbiter) et LCROSS (Lunar CRater Observation and Sensing Satellite).
  
    La première conduira une mission de cartographie censée préparer les futures explorations habitées américaines, mais sur ce point, restons prudents
    La seconde devrait rechercher des traces d'eau (au vu des derniers résultats en la matière, là aussi, on peut  être  circonspects).

  Petite curiosité. Sur Mars, la sonde MRO (Mars Reconnaissance Orbiter) était parvenue  à obtenir des clichés présentant une définition de 30 cm au sol. Elle  avait ainsi pu identifier  les petits robots posés à la surface, même si, bien entendu on distinguait peu de détails.

   LRO qui orbitera à seulement 50 km de la surface lunaire et à plus faible vitesse que MRO arrivera-t-elle (ou aura-t-elle l'occasion) de photographier les restes des missions Apollo (en l'occurence l'étage de descente des "Lem" et les "jeeps" lunaires) laissées sur notre satellite ? 
   Voilà peut-être des images qui convaincraient enfin ceux qui doutent toujours   de la réalité du programme Apollo !

  Mystère !  Quelqu'un sait-il  si c'est au programme ? 
  En ce cas, n'hésitez pas à laisser un commentaire.

Photo : la sonde LRO, source :  NASA

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15 juin 2009 1 15 /06 /juin /2009 21:57


      Le lancement de la navette Endeavour, ici sur le pas de tir, pour la mission 127 a finalement été fixé à mercredi 17 juin à 11 h 40 (heure française).
     
     Cette décision fait suite à un report lié au dysfonctionnement des systèmes d'alimentation cryogéniques (plus précisément au mécanisme de dispersion des gaz).

      La mission 127 devrait permettre l'installation d'appareils japonais destinés à étudié l'environnement spatial, ils seront fixés à l'extérieur de la Station Spatiale Internationale.

        Comme d'habitude rendez vous sur NASA TV ( http://www.nasa.gov/multimedia/nasatv/index.html ) pour suivre les derniers préparatifs et le décollage.



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9 mai 2009 6 09 /05 /mai /2009 13:18

  (J'inaugure ici un ensemble d'articles consacrés aux formules en astronomie, vous les retrouvez également en pages fixes dans la zone formules, à gauche de l'écran.)  

  Cette formule dite du module de distance permet de calculer la distance des astres en comparant leur luminosité apparente à leur luminosité intrinsèque (qu'on suppose donc déja connue par un moyen quelconque). 
   Il s'agit d'une  des formules les plus utilisées en astronomie où bien entendu, la détermination des distances constitue la base de beaucoup de travaux. Parfois les astronomes plutôt que de parler de distance évoquent  même simplement le module de distance, c'est à dire la quantité m - M dans la formule ci dessous.


Si m est la magnitude apparente
Si M est la magnitude Absolue
Alors d est la distance exprimée en parsecs


L'ensemble de ces trois valeurs sont en effet reliées par la relation suivante :


                   m  -   M  =  5 log d - 5




Exemple de calcul:
 
. une étoile a une Magnitude Absolue Bolométrique (M) égale à 1,5

. elle a une magnitude apparente bolométrique (m) égale à 2,7

 son module de distance (m - M) est donc égal à   2,7 - 1,5 =
1,2

 Sa distance  d peut être déterminée comme suit en appliquant la formule :


   1,2  =  5 log d - 5 
 
   1,2 +  5  =  5 log d

   6,2  =  5 log d

   6,2  / 5  =  log d

  1,24  =  log d  soit en mettant en puissance dix les deux termes de  l'équation :

  101,24  = 10log d = d     et en remplaçant  101,24  par sa valeur  (17,3)


                                                       d = 17 ,3

 L'étoile se situe donc à 17,3  parsecs soit  approximativement à 56 années lumière.

(Nous supposons réglés dans ce calcul les questions relevant des  mesures, du choix de la bande de longueur d'onde  et de la valeur de la correction bolométrique).





Rappels:

 . Les logarithmes retenus sont ici les logarithmes décimaux.

.  Les magnitudes absolue et apparente sont ici bolométriques, c'est à dire que l'on a intégré le rayonnement émis par l'étoile dans toutes les longueurs d'ondes.  Cela  évite de sous estimer le rayonnement  des étoiles très  chaudes ou très  froides qui émettent  une partie importante de leur énergie  dans des longueurs d'ondes éloignées de la bande de référence, respectivement vers l'ultra violet ou l'infra rouge.

. Un parsec est une unité de distance égale à la distance à laquelle l'Unité Astronomique (UA) est vue sous un angle de une seconde d'arc. Elle représente 3,26 Années lumière soit un peu plus de 30 000 milliards de kilomètres.



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8 mai 2009 5 08 /05 /mai /2009 10:12

 Lundi 11 mai à 20 h 01 (heure française) la navette Atlantis doit décoller pour une ultime mission d'entretien à destination du télescope spatial Hubble (HST pour les intimes).
    Comme d'habitude la Nasa retransmettra en direct le lancement sur sa chaîne de télévision.
      Sept astronautes participeront à l'aventure.
       Fait rarissime, comme la navette ne rejoint pas la station spatiale, les astronautes n'auraient aucun lieu où se réfugier si leur vaisseau n'apparaîssait pas en état d'effectuer son retour sur Terre.
      Aussi, une seconde navette est prête à décoller et à servir de véhicule de secours. Les deux engins sont aujourd'hui dressés sur leur pas de tir respectifs en  Floride.
    Tout le monde à bien sûr en tête   la catastrophe de la navette Columbia. Un trou dans le profil de l'aile avait conduit à sa destruction lors de sa rentrée dans l'atmosphère. Désormais un tel incident serait repéré (on fait une inspection en orbite) mais surtout, on serait capable d'y remédier.

     En ce qui concerne la mission proprement dite, rappelons son importance puisque c'est la dernière fois qu'on répare et entretien le télescope. Les navettes en effet vont prochainement prendre leur retraite et pour Hubble, les pannes maintenant seront définitives.

 


 


 

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4 mai 2009 1 04 /05 /mai /2009 13:52

    

    Selon la revue Ciel et Espace (numéro 478, mai 2009), avec une magnitude apparente de - 4,6 lors des meilleures conditions d'observation,  la station spatiale internationale  (ISS) est devenue le troisième objet le plus brillant du ciel après le Soleil et la Lune.
     Bonne ou triste nouvelle que les hommes s'invitent à une telle place dans le ballet des astres et devant toutes les autres planètes ?  Même l'éclatante Vénus  se trouve parfois dépassée.
     A vous de juger ! Pour ma part, même si j'admire l'exploit technique, je suis plutôt réticent et je préférerais que nous restions modestes dans les marques que nous laissons  au Ciel.

source photo : NASA

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10 avril 2009 5 10 /04 /avril /2009 09:23

 

 

   (Cet article a été écrit par Monsieur Bruno MONTIER, membre du Club d’Astronomie de Lyon Ampère. Il a été publié en septembre 2008 dans le numéro 87 de la revue NGC69).

 



    Les astéroïdes dit " Troyens " sont peu connus, et pourtant ils représentent le groupe le plus important en population de ces objets après celui de la ceinture principale. Des découvertes récentes permettent de penser qu’ils pourraient nous apprendre beaucoup sur la genèse du système solaire et nous apporter des réponses que l’on pensait trouver plus loin, dans la ceinture de Kuiper et le nuage de Oort (voir le rappel en bas de l'article).

 


     La prédiction de Lagrange et les Troyens de Jupiter

 


    En 1772, Pierre de Lagrange, grand mathématicien français avait démontré que si trois corps célestes se trouvaient à 60° l’un de l’autre, ils resteraient éternellement en équilibre stable.

    En 1906 Max Wolf découvrit un corps qui précédait Jupiter de 60 ° sur son orbite et que l’on nomma Achille. Il répondait donc à ces conditions en formant un triangle équilatéral avec Jupiter et le Soleil. Quelques mois plus tard, on trouva cette fois en arrière de Jupiter mais sur la même orbite un autre astéroïde que l’on baptisa du nom d’un autre héros d’Homère, Patrocle. A partir de ce moment de nombreux autres furent découverts aux mêmes endroits et il fut décidé de nommer les astéroïdes " en avant " du nom des héros Grecs de l’Iliade et les astéroïdes " en arrière " du nom des héros Troyens.

 


    Petite parenthèse mythologique : avant que l’on ait décidé de mettre d’un coté tous les Grecs et de l’autre coté tous les Troyens, Patrocle -héros Grec- s’était glissé chez les " astéroïdes Troyens " Troyens et Hector - héros Troyen qui tue Patrocle dans l’Iliade - s’était dangereusement fourvoyé dans le groupe des " astéroïdes Troyens " Grecs.


    Comme l’Iliade racontait l’histoire de la guerre de Troie, on a donné par extension le nom de " troyens " à tous les objets du système solaire présent à ces deux points d’équilibre plus connus maintenant sous les noms de points de Lagrange L4 et L5. (pour la position des points de Lagrange d’équilibre stable (L4 et L5) ou instable (L1,L2,L3) voir le graphique ci-dessous appliqué à la Terre, la configuration est la même pour Jupiter.)

 

    Il y a actuellement plus de mille troyens de Jupiter recensés et l’on estime leur nombre total à deux millions. Le plus gros (Hector) mesure 370 x 195 km. Comme dans la ceinture de Kuiper, bien qu’ils restent à distance constante de Jupiter, l’excentricité de leur orbite est forte et la gamme d’inclinaison du plan de leur orbite, très grande - jusqu’à 40°-

 


    Les autres Troyens du système solaire.

 

   
    Dans l’état des connaissances actuelles, Mercure et Vénus n’ont pas de troyens en raison de l’instabilité de leur points de Lagrange perturbés par la proximité de l’énorme masse solaire.

     Il en est de même pour Saturne et Uranus à cause de la masse de Jupiter.

La Terre n’en possède pas non plus bien que 3752 Cruithne qui possède une orbite en fer à cheval liée à la Terre pourrait être considéré comme un cas particulier de troyen.
    Mars, elle en a cinq de petite taille découverts dans les années 1990 et ont les orbites doivent être confirmées.

    Neptune en a également cinq dont les paramètres orbitaux sont incertains.
    En 2005, la découverte d’un corps à l’orbite de très grande inclinaison montre que Neptune héberge probablement encore plus de troyens que Jupiter avec des orbites complexes et entrelacées.

     Le système de Saturne possède quelques cas parmi ses satellites : Hélène est un troyen L4 de Dioné, Telesto et Calypso sont situés aux points L4 et L5 de Thétis.

    Quant à Epiméthée, son positionnement par rapport à Janus évolue en une boucle en forme de fer à cheval de 240 ° qui englobe les points L4 et L5 du couple Janus-Saturne.

 


     Enigmes de la formation du système solaire résolues ?

 


     L’intérêt de la communauté astronomique pour ces astéroïdes a été relancé par les résultats d’un équipe franco-américaine qui vient de déterminer la masse et la densité du couple binaire (Patrocle-Ménoétius) (respectivement 122 et 112 km de diamètre). Alors que l’on s’attendait à des astéroïdes " classiques " à base de chondrites ou de silicates avec une densité de 0,8 g.cm-3, on se trouve avec des objets similaires en taille et en composition - glace d’eau et fine couche de poussière - aux objets cométaires de la ceinture de Kuiper qui gravite au-delà de Neptune. Ils en seraient donc également originaires et leur présence dans la zone des troyens serait le fruit d’une dynamique complexe provoquée par la migration des planètes géantes qui les aurait propulsés dans les régions internes du système solaire avant qu’ils ne soient capturés et confinés dans des zones dynamiquement stables.

    L’hypothèse selon laquelle les quatre planètes géantes étaient à l’origine beaucoup plus proches du Soleil qu’aujourd’hui serait ainsi validée et cette migration expliquerait deux autres énigmes de la formation du système solaire :

 

  • Le bombardement intense et tardif des planètes telluriques qui a aussi créé les énormes bassins d’impact que sont les mers lunaires, 700 millions d’années après la formation de la Terre et de son satellite.
  •  

  • La position actuelle des planète géantes, au départ entourées de corps glacés et rocheux : les planetesimaux. Selon les lois de la dynamique, chaque action provoque une réaction égale et opposée : Si une planète éjecte un planetesimal vers l’extérieur, en compensation, la planète se déplace légèrement vers le Soleil et réciproquement . Les simulations montrent que Jupiter s’est déplacée vers l’intérieur du système solaire pendant que les autres planètes géantes s’éloignaient.
  •  

 

    Ce processus très lent s’est accéléré quand l’orbite de Saturne est entrée en résonance avec celle de Jupiter perturbant violemment les orbites d’Uranus et de Neptune qui ont à leur tour éparpillé leur planetesimaux.

 

    Conclusion


   Pour valider totalement ce modèle, il reste à obtenir deux confirmations : Uranus et Neptune se sont-elles formées dans la même région du système solaire ?

   Les troyens sont ils en majorité similaires aux objets cométaires de la ceinture de Kuiper ?

   Ces objets qui sont dans une région encore difficile à observer focalisent l’attention de la communauté astronomique parce qu’ils conservent des indices sur les débuts du système solaire.

   A défaut d’obtenir des résultats par le biais des observations depuis la Terre, une mission spatiale vers les troyens de Jupiter serait moins difficile et moins hasardeuse que celles envisagées ou déjà effectuées à ce jour : collecte aléatoire de poussières (mission Stardust), impact contre une comète (mission Deep impact). En ce qui concerne la Mission New Horizons ou Pluto-Kuiper belt, elle n’arrivera pas à destination avant 2015 (pour Pluton) et 2026 (pour la ceinture d’astéroïdes).

 


Rappel :

Les astéroïdes de la ceinture principale circulent sur des orbites majoritairement situées entre 2,5 et 3,5 Unités Astronomiques. La ceinture de Kuiper se positionne entre 30 et 55 Unités Astronomique et le nuage de Oort (parfois appelé réservoir de comètes) est à 50 000 Unités Astronomiques et au-delà.

. Le graphique est extrait de l'encyclopédie en ligne Wikipedia.

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Published by Bruno Montier.
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27 mars 2009 5 27 /03 /mars /2009 12:30

Comme la plupart des revues scientifiques ce mois-ci, le mensuel "Sciences et Avenir"   donne quelques éléments sur les collisions et les risques de collisions entre satellites et débris spatiaux. (Sciences et Avenir, numéro 746, avril 2009, page 17)
 

Il y aurait 12 500 objets de plus de 10 cm en orbite terrestre parmi lesquels 6 % seulement constituent des satellites fonctionnels et 42 % des débris. 200 000 objets auraient une taille comprise entre 1 et 10 cm et près de 35 000 000 seraient de taille inférieure à 1 cm (*)
Ces chiffres sont impressionnants, mais il ne faut pas croire que l'espace circumterrestre est, pour autant, surchargé de satellites car le volume concerné est immense. 

Quelle est exactement la densité de cette population d'objets artificiels (actif ou inactifs) ? 

  Le calcul est assez simple.  Le volume compris entre l'orbite à 200 km d'altitude soit à 6 571 km du centre de la Terre (**) et l'orbite géostationnaire à 35 774 km  (soit à environ 42 145 km du centre de la Terre)  est de :

       (4/3) x Pi x (42 145 km)3 - (4/3) x Pi x (6 571 km)3 = 1,94 x 1014 km
3


Soit environ 3,12 x 1014 km 3 c'est à dire 300 000  milliards de km 3

- Pour 12 500 objets de plus de 10 cm il y a donc un objet pour 24 milliards de km3 soit un objet en moyenne dans un cube  2 900  km de coté ! Pour des pieces de quelques dizaines de cm, on n'en voit pas à tous les coins d'orbite !

- Pour les 200 000 objets de 1 à 10 cm la densité est de un objet pour un 1,5 milliard de km3 soit dans un cube de 1 160 km de coté !
- Pour les 35 millions de petits débris de moins de 1 cm (***) on trouve un objet pour 9 millions de km3 soit dans un cube de 210 km de coté. Même là, le sentiment de surpopulation n'est pas intense.
Ces remarques ne doivent cependant pas occulter la réalité du risque (4 collisions avérées jusqu'alors). En effet, certaines orbites sont plus densément peuplées que d'autres) et surtout la vitesse des satellites leur fait parcourir de grandes distances et par conséquent balayer d'importants volumes d'espace en un temps donné. Cela multiplie les risques.
Enfin bien entendu la vitesse relative entres les objets satellisés parfois sur des orbites d'inclinaison différentes est fort élevée  (10 km par seconde environ pour la collision récente entre Cosmos 2251 et Iridium 33). Cela rend les chocs extrèmement brutaux et générateurs  de nouveaux déchets. 

__________________________________________________________________

(*) sous réserves, l'article n'était pas très claire sur ce point
(**) Il y a peu de satellites en dessous de 200 km  car le frottement atmosphérique rend extrèmement brève leur présence à ce niveau.
(***) J'ignore  où se situe la limite inférieure pour la taille des objets retenus dans cette estimation.  Peut-être à 1 mm (?)

Remarque: Tous les chiffres ont été ici arrondis, il s'agit simplement de fournir des ordres de grandeur.

 

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26 mars 2009 4 26 /03 /mars /2009 10:18

 
 
La navette Discovery (mission 119) doit atterrir samedi 28 mars 2009 à 18 h 39, heure française.




  Il s'agit de l'horaire de la première tentative. En cas de difficulté, la manoeuvre pourrait être repoussée d'une orbite et la navette atteindrait alors la piste de cap Canaveral (en Floride) à 20 h 14 (heure française également).
  Comme d'habitude vous pourrez suivre cet atterrissage et les opérations préparatoires sur
NASA TV.

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20 mars 2009 5 20 /03 /mars /2009 13:18

  
    Une grande chaîne publique de télévision présentait tout à l'heure un petit sujet consacré à l'équinoxe de printemps (aujourd'hui 20 mars 2009, à 12 h 43, heure française).

   C'était là une louable intention. Hélas, le présentateur s'est à peu près trompé sur tout. A sa décharge, il faut reconnaître que les mouvements des astres sont complexes et imbriqués et qu'il est quasiment impossible d'expliquer l'équinoxe en seulement quelques mots et 20 secondes d'images.

   Par contre il est vraiment déplorable (pour ne pas dire un peu stupide) d'expliquer que l'équinoxe est le moment où la Terre est à moitié éclairée par le Soleil. Par définition une sphère éclairée par une source lumineuse unique l'est toujours à moitié.

  C'est d'autre part faire preuve d'une grande inculture d'affirmer que la réforme grégorienne a mis en place l'année bissextile. Elle en a seulement légèrement modifé l'application. Bien entendu le calendrier julien comprenait aussi des années bissextiles. Le calendrier Julien fut en vigueur pendant plus de 1500 ans. Il n'aurait pu suivre le rythme des saisons s'il avait négligé un point aussi important.

  Une petite heure de travail aurait suffi au journaliste pour se renseigner (avec internet, c'est vraiment facile) et éviter ainsi la plupart de ses erreurs. 

   Cette négligence là reste difficile à justifier.

  

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